DE102008007270A1 - Heater plug controlling method for internal combustion engine i.e. diesel engine, involves controlling heater plug by supplying intake air during cooling and deriving pulse-width-modulated frequency - Google Patents

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Abstract

The method involves controlling a heater plug by supplying intake air during cooling, where the heater plug is provided in an internal combustion engine. The pulse-width-modulated frequency is derived from the speed of the internal combustion engine by a glow time controller using a preset cylinder sequence such that the remaining heater plugs of the internal combustion engine are controlled corresponding to a preset time. The remaining heater plugs are controlled by the glow time controller in response to the derived speed of the internal combustion engine. An independent claim is also included for a motor controller comprising a glow time controller.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze in einem Brennkraftmotor nach Anspruch 1, sowie eine Motorsteuerung hierzu nach Anspruch 5.The The present invention relates to a method for controlling at least a glow plug in an internal combustion engine according to claim 1, and a motor controller for this according to claim 5.

Üblicherweise werden Glühstiftkerzen in Brennkraftmotoren von der Motordrehzahl des Brennkraftmotors entkoppelt angesteuert. Hierbei liegt ein Kurbelwellenwinkel hinreichend hoch aufgelöst in einer Motorsteuerung (EDC, Electronic Diesel Control) vor. Eine Abkühlung der Glühstiftkerze erfolgt hierbei durch eine impulsartige Abkühlung durch Ansaugluft in den Kolben des Brennkraftmotors. Diese impulsartige Abkühlung findet bei einem 4-Takt Brennkraftmotor einmalig im Arbeitstakt von zwei Hüben statt.Usually become glow plugs in internal combustion engines from the engine speed of the internal combustion engine controlled decoupled. Here, a crankshaft angle is sufficient high resolution in an engine control (EDC, Electronic Diesel Control). A Cooling the glow plug takes place here by a pulse-like cooling by intake air in the Piston of the internal combustion engine. This impulsive cooling finds in a 4-stroke internal combustion engine once in the working cycle of two Strokes instead.

2 zeigt einen Querschnitt eines Brennkraftmotor-Zylinders 10 mit zwei Einspritzventilen 12, 12' und einer Glühstiftkerze 14 aus dem Stand der Technik. 2 shows a cross section of an internal combustion engine cylinder 10 with two injectors 12 . 12 ' and a glow plug 14 from the prior art.

Die angesaugte Luft wird in dem Zylinder durch Kompression auf eine Temperatur von ca. 700–900°C erhitzt, was bei einer Kraftstoff-Einspritzung zu einer selbständigen Entflammung führt. Der Brennkraftmotor erfordert daher eine höhere Verdichtung und eine entsprechend stabile Konstruktion. Um ein Erreichen der benötigten Temperatur auch unter ungünstigen Einsatzbedingungen wie Kaltstart oder Frost zu gewährleisten, muss zusätzlich Wärme in den Brennraum eingebracht werden.The sucked air is compressed in the cylinder by compression Temperature of about 700-900 ° C heated which in a fuel injection to a self-ignition leads. The internal combustion engine therefore requires a higher compression and a corresponding stable construction. To reach the required temperature also below unfavorable Operating conditions such as cold start or frost must be ensured additionally Heat in the combustion chamber are introduced.

Der Zylinder 10 wird aus einem Saugrohr mit Luft oder einem Kraftstoff/Luft-Gemisch versorgt. Die Menge der von dem Zylinder 10 angesaugten Luft wird durch ein Luftmengenstellglied, beispielsweise eine Drosselklappe, gesteuert. Alternativ kann die Menge der in den Zylinder 10 strömenden Luft auch durch eine variable Ventilsteuerung gesteuert werden. Ein Luftmengenmesser misst die Menge der vom Brennkraftmotor angesaugten Luft. Die Drehzahl des Brennkraftmotors wird durch einen Drehzahlsensor erfasst. Zur Erfassung des Verhältnisses von Kraftstoff und Luft dient ein Abgassensor, der in einem Abgassystem an einem Einbauort angeordnet ist, der in Richtung der Abgasströmung betrachtet hinter einem Zusammenfluss der Abgase der einzelnen Zylinder 10 zu einem Gesamtabgasstrom liegt. Ein Steuergerät berechnet aus gemessenen Betriebsparametern des Brennkraftmotors, wenigstens aus der gemessenen Luftmenge und der Drehzahl, ein Maß für die Füllung der einzelnen Zylinder 10 mit Luft und bildet dazu Einspritzimpulsbreiten zur Ansteuerung von zylinderindividuellen Einspritzventilen 12, 12'. Die Einspritzventile können den Kraftstoff beispielsweise vor die Einlassventile 12, 12' des Zylinders oder aber auch direkt in den Brennraum des Zylinders 10 einspritzen. Durch das Signal des Abgassensors kann die Kraftstoffzumessung überprüft und gegebenenfalls von der Motorsteuerung korrigiert werden.The cylinder 10 is supplied from an intake manifold with air or a fuel / air mixture. The amount of the cylinder 10 sucked air is controlled by an air flow actuator, such as a throttle valve. Alternatively, the amount of in the cylinder 10 flowing air can also be controlled by a variable valve timing. An air flow meter measures the amount of air sucked in by the engine. The speed of the internal combustion engine is detected by a speed sensor. For detecting the ratio of fuel and air, an exhaust gas sensor disposed in an exhaust system at an installation location viewed in the direction of the exhaust gas flow serves for a confluence of the exhaust gases of the individual cylinders 10 to a total exhaust gas flow. A control unit calculates a measure of the filling of the individual cylinders from measured operating parameters of the internal combustion engine, at least from the measured air quantity and the rotational speed 10 with air and forms injection pulse widths for controlling cylinder-specific injection valves 12 . 12 ' , For example, the injectors may direct the fuel in front of the intake valves 12 . 12 ' of the cylinder or directly into the combustion chamber of the cylinder 10 inject. By the signal of the exhaust gas sensor, the fuel metering can be checked and optionally corrected by the engine control.

Moderne Glühstiftkerzen bestehen im Wesentlichen aus Kerzenkörper, Heizstab mit Heiz- und Regelwendel sowie Anschlussbolzen. Ihre elektrische Energie beziehen die Glühstiftkerzen aus der Batterie und die Steuerung übernimmt ein elektronisches Glühzeitsteuergerät (GCU, Glowlamp Controll Unit). Grundprinzip moderner Glühstiftkerzen ist die Kombination von Heiz- und Regelwendel zu einem gemeinsamen Widerstandselement. Die Heizwendel bildet mit dem Glühstab die Heizzone. Die Regelwendel hat die Eigenschaft, dass mit zunehmender Temperatur ihr Widerstand steigt und es zu einem Abregeln von Strom und Temperatur kommt.modern glow plugs consist essentially of candle body, heating element with heating and Control spiral and connecting bolt. Get your electrical energy the glow plugs from the battery and the controller takes over an electronic Glow time control unit (GCU, Glowlamp Controll Unit). Basic principle of modern glow plugs is the combination of heating and control coil to a common Resistive element. The heating coil forms with the glow rod the Heating zone. The control coil has the property that with increasing Temperature their resistance increases and it becomes a regulation of electricity and temperature is coming.

Es hat sich als Nachteilig erwiesen, dass hohe Temperaturen der Glühstiftkerze und/oder hohe Temperaturgradienten zwischen der Glühstiftkerze und ihrem Umfeld zu einer verminderten Lebensdauer der Glühstiftkerze führen können.It has proved to be a disadvantage that high temperatures of the glow plug and / or high temperature gradients between the glow plug and their environment to a reduced life of the glow plug to lead can.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Lebensdauer der Glühstiftkerze erhöht. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Motorsteuerung hierzu anzugeben.It It is an object of the present invention to provide a method which the life of the glow plug elevated. It is a further object of the present invention to provide a corresponding Specify engine control for this purpose.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze in einem Brennkraftmotor gelöst, bei welchem die mindestens eine Glühstiftkerze zu einem Zeitpunkt der Kühlung durch Zuluft-Ansaugluft angesteuert wird. Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass Mikrotemperaturschwankungen des Temperaturgradienten zwischen dem Heizer und der Oberfläche minimiert werden.These Task is by a method for controlling at least one glow plug solved in an internal combustion engine, in which the at least one glow plug at a time the cooling is controlled by supply air intake air. An essential point the method according to the invention is that microtemperature fluctuations of the temperature gradient be minimized between the heater and the surface.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.preferred Further developments of the method according to the invention are in the dependent claims 2 to 4 indicated.

Danach ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zur Ansteuerung eine pulsweitenmodulierte Frequenz derart von einer Drehzahl des Brennkraftmotors abgeleitet wird, dass verbleibende Glühstiftkerzen der aktuellen Drehzahl des Brennkraftmotors entsprechend zu einem vorgegebenen Zeitpunkt angesteuert werden. Vorteilhaft zeigt sich hierbei, dass die Glühstiftkerzen-Oberflächentemperatur von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel des Brennkraftmotors konstant bleibt, wobei die Glühstiftkerzen-Oberflächentemperatur für die Verbrennung einzig relevant ist. Somit wird die Lebensdauer der Glühstiftkerze erhöht.After that is in an advantageous embodiment the invention provides that for driving a pulse width modulated Frequency derived in such a way from a speed of the internal combustion engine will that remaining glow plugs the current speed of the engine according to a be driven predetermined time. Advantageously, it shows hereby, that the glow plug surface temperature of Working cycle to working cycle of the internal combustion engine remains constant wherein the glow plug surface temperature for the Combustion is only relevant. Thus, the life of the glow plug elevated.

Vorzugsweise verwendet ein Glühzeitsteuergerät eine vorgegebene Zylinderreihenfolge und leitet aus der Drehzahl des Brennkraftmotors die pulsweitenmodulierten Frequenz ab. Es hat sich erwiesen, dass somit Interferenzen, insbesondere stärkere Temperaturschwankungen, auf der Glühstiftkerzen-Oberfläche vermieden werden. Dadurch wird die Lebensdauer der Glühstiftkerze erhöht.Preferably a glow time controller uses a given Cylinder sequence and derives from the speed of the internal combustion engine the pulse width modulated frequency. It has been proven that thus interferences, in particular stronger temperature fluctuations, avoided on the glow plug surface become. This increases the service life of the glow plug.

Vorzugsweise steuert das Glühzeitsteuergerät in Ansprechen auf die abgeleitete Drehzahl des Brennkraftmotors die verbleibenden Glühstiftkerzen an. Da wechselnde Temperaturgradienten, welche mit einer Materialbelastung und somit einer Alterung der Glühstiftkerze einhergehen, reduziert werden, wird dadurch die Lebensdauer der Glühstiftkerze erhöht.Preferably controls the glow time control unit in response on the derived speed of the internal combustion engine the remaining glow plugs at. Since changing temperature gradients, which with a material load and thus an aging of the glow plug be reduced, thereby reducing the life of the glow plug elevated.

Die vorstehende Aufgabe wird zudem durch eine Motorsteuerung zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze in einem Brennkraftmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 8 gelöst.The The above object is also achieved by a motor controller for control of at least one glow plug in an internal combustion engine according to one of claims 6 to 8.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Motorsteuerung zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze in einem Brennkraftmotor zur Ansteuerung der mindestens einen Glühstiftkerze zu einem Zeitpunkt der Kühlung durch Zuluft-Ansaugluft ausgebildet. Ein wesentlicher Punkt der erfindungsgemäßen Motorsteuerung besteht darin, dass Mikrotemperaturschwankungen des Temperaturgradienten zwischen dem Heizer und der Oberfläche minimiert werden.In a preferred embodiment is the motor control for controlling at least one glow plug in an internal combustion engine for controlling the at least one glow plug at a time of cooling by supply air intake air educated. An essential point of the engine control according to the invention is that microtemperature fluctuations of the temperature gradient be minimized between the heater and the surface.

Bevorzugt ist die Motorsteuerung derart zur Ableitung von einer pulsweitenmodulierten Frequenz von einer Drehzahl des Brennkraftmotors ausgebildet, dass verbleibende Glühstiftkerzen der aktuellen Drehzahl des Brennkraftmotors entsprechend zu einem vorgegebenen Zeitpunkt angesteuert werden. Hierbei bleibt die Glühstiftkerzen-Oberflächentemperatur von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel des Brennkraftmotors konstant, wobei die Glühstiftkerzen-Oberflächentemperatur für die Verbrennung einzig relevant ist.Prefers is the motor control such for the derivation of a pulse width modulated Frequency of a speed of the internal combustion engine is designed that remaining glow plugs the current speed of the engine according to a be driven predetermined time. Here, the glow plug surface temperature remains constant from working cycle to working cycle of the internal combustion engine, wherein the glow plug surface temperature for the Combustion is only relevant.

Vorzugsweise enthält die Motorsteuerung zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze in einem Brennkraftmotor ein Glühzeitsteuergerät, welches eine vorgegebene Zylinderreihenfolge verwendet, und dazu ausgebildet ist, aus der Drehzahl des Brennkraftmotors die pulsweitenmodulierte Frequenz abzuleiten.Preferably contains the motor controller for controlling at least one glow plug in an internal combustion engine, a glow time control device, which used a predetermined cylinder order, and trained is, from the speed of the internal combustion engine, the pulse width modulated Derive frequency.

Es werden Interferenzen, insbesondere stärkere Temperaturschwankungen, auf der Glühstiftkerzen-Oberfläche vermieden, wodurch die Lebensdauer der Glühstiftkerze erhöht wird.It are interferences, especially stronger temperature fluctuations, avoided on the glow plug surface, whereby the life of the glow plug elevated becomes.

Vorzugsweise ist das Glühzeitsteuergerät dazu ausgebildet, in Ansprechen auf die abgeleitete Drehzahl des Brennkraftmotors die verbleibenden Glühstiftkerzen anzusteuern. Es hat sich gezeigt, dass, da wechselnde Temperaturgradienten, welche mit einer Materialbelastung und somit einer Alterung der Glühstiftkerze einhergehen, reduziert werden, somit die Lebensdauer der Glühstiftkerze erhöht wird.Preferably is the glow time control device designed to in response to the derived speed of the internal combustion engine the remaining glow plugs head for. It has been shown that, since changing temperature gradients, which with a material load and thus an aging of Go with glow plug, be reduced, thus increasing the life of the glow plug.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Motorsteuerung dazu werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:The inventive method and the engine control thereto will be described below with reference to exemplary embodiments explained in more detail. Same or equivalent parts are provided with the same reference numerals. Show it:

1 eine Ausführungsform von einer Schnittstelle von einer pulsweiten Modulation, und 1 an embodiment of an interface of a pulse width modulation, and

2 einen Querschnitt eines Brennkraftmotor-Zylinders mit zwei Einspritzventilen und einer Glühstiftkerze aus dem Stand der Technik. 2 a cross section of an internal combustion engine cylinder with two injectors and a glow plug of the prior art.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt eine Ausführungsform von einer Schnittstelle von einer pulsweiten Modulation PWM. Ein Signal KWW, welches über einen Kurbelwellenwinkel hinweist, wird einer Eingabevorrichtung 20 eingegeben. Die Eingabevorrichtung stellt den Kurbelwellenwinkel auf = 10° +/– 10° ein. Die Eingabevorrichtung 10 ist dabei applizierbar und gibt ein Auslösesignal (Trigger) für eine erste Flanke des PWM-Signals aus. Dadurch wird eine Auslöse-Synchronisierung für die PWM- Information an ein Glühzeitsteuergerät GCU weitergegeben. 1 shows an embodiment of an interface of a pulse width modulation PWM. A signal KWW indicative of a crankshaft angle becomes an input device 20 entered. The input device adjusts the crankshaft angle to = 10 ° +/- 10 °. The input device 10 is applicable and outputs a trigger signal (trigger) for a first edge of the PWM signal. As a result, a trigger synchronization for the PWM information is forwarded to a glow time control unit GCU.

Dieses Signal wird einer PWM-Vorrichtung 22 eingegeben. Ferner wird ein Signal, welches über eine Drehzahl des Brennkraftmotors hinweist, einer PWM-Frequenz-Vorrichtung 24 eingegeben. Die PWM-Frequenz-Vorrichtung 24 gibt ein Signal f der PWM-Vorrichtung 22 ein. Die PWM-Vorrichtung berechnet in Ansprechen auf die eingegebenen. Signale ein exaktes PWM-Signal, welches von der Motorsteuerung EDC an das Glühzeitsteuergerät GCU weitergegeben wird.This signal becomes a PWM device 22 entered. Further, a signal indicative of a rotational speed of the engine becomes a PWM frequency device 24 entered. The PWM frequency device 24 gives a signal f to the PWM device 22 one. The PWM device calculates in response to the input. Signals an exact PWM signal, which is passed from the engine control EDC to the glow time control unit GCU.

Bei dieser Ausführungsform ist das Zylinderselektiv bekannt. Der Kurbelwellenwinkel entspricht hierbei dem jeweiligen Winkel des Lufteinlasses. Bei einem 4-Takt, 4-Zylinder-Brennkraftmotor entsprechen die jeweiligen Kurbelwellenwinkel für die einzelnen Zylinder hierbei den in Tabelle 1 angegebenen Winkelwerten. Zylinder 1 2 3 4 Kurbelwellenwinkel 10° 190° 100° 280° Tabelle 1 In this embodiment, the cylinder is selectively known. The crankshaft angle corresponds to the respective angle of the air inlet. In a 4-stroke, 4-cylinder internal combustion engine, the respective crankshaft angles for the individual cylinders in this case correspond to the angle values given in Table 1. cylinder 1 2 3 4 crankshaft angle 10 ° 190 ° 100 ° 280 ° Table 1

Es findet eine zeitbasierte oder eventbasierte „Selbstauslösung" statt, wenn das Kurbelwellenwinkel-Element zwischen 20°–360° ist, d. h. um jeweils +/–10° oberhalb des jeweils in der Tabelle 1 angegebenen Tabellenwertes.It There is a time-based or event-based "self-release" when the Crankshaft angle element between 20 ° -360 ° is, d. H. each +/- 10 ° above of the table value given in Table 1.

Resultierend hieraus wird die Ansteuerung der Glühstiftkerzen exakt zum Zeitpunkt der Kühlung durch Zuluft-Ansaugluft in die jeweiligen Zylinder vorgenommen. Dadurch wird eine optimale Kühlung der Glühstiftkerzen gewährleistet, welches zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Glühstiftkerzen beiträgt.resultant From this, the control of the glow plugs is exactly at the time the cooling made by supply air intake air into the respective cylinder. This will provide optimal cooling the glow plugs guaranteed which to an extension the life of the glow plugs contributes.

Claims (8)

Verfahren zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor, bei welchem die mindestens eine Glühstiftkerze (14) zu einem Zeitpunkt der Kühlung durch Zuluft-Ansaugluft angesteuert wird.Method for controlling at least one glow plug ( 14 ) in an internal combustion engine, wherein the at least one glow plug ( 14 ) is driven at a time of cooling by supply air intake air. Verfahren zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor nach Anspruch 1, bei welchem zur Ansteuerung eine pulsweitenmodulierte Frequenz derart von einer Drehzahl des Brennkraftmotors abgeleitet wird, dass verbleibende Glühstiftkerzen der aktuellen Drehzahl des Brennkraftmotors entsprechend zu einem vorgegebenen Zeitpunkt angesteuert werden.Method for controlling at least one glow plug ( 14 ) in an internal combustion engine according to claim 1, wherein for driving a pulse width modulated frequency is derived from a speed of the internal combustion engine that remaining glow plugs of the current speed of the internal combustion engine are driven according to a predetermined time. Verfahren zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem ein Glühzeitsteuergerät eine vorgegebene Zylinderreihenfolge verwendet und aus der Drehzahl des Brennkraftmotors eine pulsweitenmodulierte Frequenz ableitet.Method for controlling at least one glow plug ( 14 ) in an internal combustion engine according to one of claims 1 or 2, wherein a Glühzeitsteuergerät uses a predetermined cylinder order and derived from the rotational speed of the internal combustion engine, a pulse width modulated frequency. Verfahren zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor nach Anspruch 3, bei welchem das Glühzeitsteuergerät in Ansprechen auf die abgeleitete Drehzahl des Brennkraftmotors die verbleibenden Glühstiftkerzen ansteuert.Method for controlling at least one glow plug ( 14 ) in an internal combustion engine according to claim 3, wherein the Glühzeitsteuergerät in response to the derived speed of the internal combustion engine drives the remaining glow plugs. Motorsteuerung zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor, welche zur Ansteuerung der mindestens einen Glühstiftkerze (14) zu einem Zeitpunkt der Kühlung durch Zuluft-Ansaugluft ausgebildet ist.Motor control for controlling at least one glow plug ( 14 ) in an internal combustion engine, which for controlling the at least one glow plug ( 14 ) is formed at a time of cooling by supply air intake air. Motorsteuerung zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor nach Anspruch 5, welche zur Ableitung von einer pulsweitenmodulierten Frequenz derart von einer Drehzahl des Brennkraftmotors ausgebildet ist, dass verbleibende Glühstiftkerzen der aktuellen Drehzahl des Brennkraftmotors entsprechend zu einem vorgegebenen Zeitpunkt angesteuert werden.Motor control for controlling at least one glow plug ( 14 ) In an internal combustion engine according to claim 5, which is designed to derive from a pulse width modulated frequency of such a speed of the internal combustion engine that remaining glow plugs of the current speed of the internal combustion engine are driven according to a predetermined time. Motorsteuerung zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor nach einem der Ansprüche 5 oder 6, mit einem Glühzeitsteuergerät, welches eine vorgegebene Zylinderreihenfolge verwendet, und dazu ausgebildet ist, aus der Drehzahl des Brennkraftmotors eine pulsweitenmodulierte Frequenz abzuleiten.Motor control for controlling at least one glow plug ( 14 ) in an internal combustion engine according to one of claims 5 or 6, with a Glühzeitsteuergerät which uses a predetermined cylinder order, and is adapted to derive a pulse width modulated frequency from the rotational speed of the internal combustion engine. Motorsteuerung zur Steuerung von mindestens einer Glühstiftkerze (14) in einem Brennkraftmotor nach Anspruch 7, bei welchem das Glühzeitsteuergerät dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die abgeleitete Drehzahl des Brennkraftmotors die verbleibenden Glühstiftkerzen anzusteuern.Motor control for controlling at least one glow plug ( 14 ) in an internal combustion engine according to claim 7, wherein the Glühzeitsteuergerät is adapted to drive in response to the derived speed of the internal combustion engine, the remaining glow plugs.
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US8614407B2 (en) 2008-07-26 2013-12-24 Borgwarner Beru Systems Gmbh Method for supplying current to a glow plug

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